ウェハ検査方法、ウェハ検査装置及び半導体処理装置
【課題】ウェハの表面の膜厚のムラや膜の欠損等の異常を高速度で検査でき、かつ安価なウェハ検査装置を提供する。
【解決手段】ウェハ１０に形成された膜の検査方法において、所定の位置にウェハ１０を載置し、ウェハ１０に対し垂直に置かれた平板光源１９で、ウェハ１０の全体を含みウェハ１０の幅より大きい領域を略均一に照射し、ウェハ１０の領域外に位置するカメラ１８で、ウェハ１０の全体より大きい視野でウェハ１０の表面を撮影し、ウェハ１０の表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分や膜の欠損している部分と判断した。
【解決手段】ウェハ１０に形成された膜の検査方法において、所定の位置にウェハ１０を載置し、ウェハ１０に対し垂直に置かれた平板光源１９で、ウェハ１０の全体を含みウェハ１０の幅より大きい領域を略均一に照射し、ウェハ１０の領域外に位置するカメラ１８で、ウェハ１０の全体より大きい視野でウェハ１０の表面を撮影し、ウェハ１０の表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分や膜の欠損している部分と判断した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面の状態を検査するウェハ検査方法とその装置及び前記ウェハ検査装置を搭載した半導体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体生産工場では、成膜行程やエッチング工程で半導体ウェハの表面に生じる膜厚ムラ部や膜欠損部等の不具合を検出するために、エリプソメータと呼ばれるウェハの表面を検査する装置により検査を行っている。
【０００３】
このエリプソメータは、レーザ照射の散乱光を用いて計測しているため高精度の計測が可能であり、さらに、成膜行程やエッチング工程においてリアルタイムにウェハの表面の検査を行うことができる。このような検査方法の一例が下記特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１１０３０３号公報
【０００５】
また、半導体製造工場では、ウェハの膜厚のムラ（膜厚ムラ部）や膜の欠損（膜欠損部）を色の変化としてとらえる方法を利用して、作業員が目視により検査する方法も実施されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、エリプソメータを用いた検査は、高精度の計測が可能であるが、装置が非常に高価であるため全ての半導体処理装置に設置することはコスト的に困難である。さらに、計測範囲が点での計測であるため、ウェハ全体を検査する場合、ウェハ全体を走査する必要があり多くの時間を要するため、全ウェハの検査を行うことは時間的にも困難である。
【０００７】
また、ウェハの膜厚ムラ部や膜欠損部の検出を作業員が目視により行う検査方法では、半導体処理装置の外部から目視検査を行う場合、観測窓から目視検査を行うことになるため、検査対象のウェハから離れた位置から観測窓越しに目視検査をおこなうこととなり、検査対象のウェハが見にくいため正確な検査が行いにくいという問題がある。
【０００８】
また、成膜後所定の枚数のウェハをまとめたロットごとに目視検査を行う場合、最悪の場合１ロットすべてのウェハが異常となるおそれがあり、付加価値の高い半導体製品では多額の損失をこうむるおそれがある。
【０００９】
これらのことから、本発明では、ウェハの表面の膜厚のムラや膜の欠損等の異常を高速度で検査でき、かつ安価なウェハ検査方法、ウェハ検査装置及び半導体処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための第１の発明（請求項１に対応）に係るウェハ検査方法は、ウェハに形成された膜の検査方法において、所定の位置に前記ウェハを載置し、前記ウェハに対し垂直に置かれた平板光源で、前記ウェハの全体より大きい領域を略均一に照射し、前記ウェハ領域外に位置するカメラで、前記ウェハの全体より大きい視野で該ウェハの表面を撮影し、前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分や膜の欠損している部分と判断することを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決するための第２の発明（請求項２に対応）に係るウェハ検査方法は、所定の位置に前記ウェハを載置し、前記ウェハに対し垂直に置かれた平板光源で、前記ウェハの全体より小さい領域を略均一に照射し、前記ウェハを回転させることによりウェハの全面を照射光で走査し、前記ウェハの領域外に位置するカメラで、前記ウェハの全体より大きい視野又は小さい視野で該ウェハの表面を撮影し、前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分や膜の欠損している部分と判断することを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決するための第３の発明（請求項３に対応）に係るウェハ検査方法は、第１の発明又は第２の発明に係るウェハ検査装置において、鏡面状の検査対象の表面を検査することを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を解決するための第４の発明（請求項４に対応）に係るウェハ検査装置は、ウェハに形成された膜の検査装置において、所定の位置に前記ウェハを載置する載置台と、前記ウェハに対し垂直に、前記ウェハの全体より大きい領域を略均一に照射する平板光源と、前記ウェハ領域外に位置し、前記ウェハの全体より大きい視野で該ウェハの表面を撮影するカメラと、前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分や膜の欠損している部分と判断するウェハ検査装置コントローラとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するための第５の発明（請求項５に対応）に係るウェハ検査装置は、ウェハに形成された膜の検査装置において、所定の位置に前記ウェハを載置する回転可能な載置台と、前記ウェハに対し垂直に、前記ウェハの全体より小さい領域を略均一に照射する平板光源と、前記ウェハ領域外に位置し、前記ウェハの全体より大きい視野又は小さい視野で該ウェハの表面を撮影するカメラと、前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分や膜の欠損している部分と判断するウェハ検査装置コントローラとを備えたことを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を解決するための第６の発明（請求項６に対応）に係るウェハ検査装置は、第４の発明又は第５の発明に係るウェハ検査装置において、鏡面状の検査対象の表面を検査することを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を解決するための第７の発明（請求項７に対応）に係る半導体処理装置は、第４の発明ないし第６の発明のいずれかに係るウェハ検査装置を備えたことを特徴とする。
【００１７】
上記の課題を解決するための第８の発明（請求項８に対応）に係る半導体処理装置は、第７の発明に係る半導体処理装置において、半導体処理装置を制御する半導体処理装置コントローラと、半導体処理装置コントローラを制御する制御装置と、前記ウェハ検査装置を制御するウェハ検査装置コントローラと、前記ウェハの向きをそろえるアライナと、前記アライナの上部に前記ウェハが載置されたことを検知する検知手段とを備え、前記半導体処理装置コントローラから前記ウェハの種類を識別するウェハ識別信号を前記制御装置に入力し、前記ウェハ識別信号を入力された前記制御装置は前記ウェハの種類に応じた閾値変更信号を前記ウェハ検査装置コントローラに入力し、前記ウェハが前記アライナの上部に載置されたとき、前記検知手段から前記ウェハの検査を開始させる検査開始信号を前記ウェハ検査装置コントローラに入力し、前記検査開始信号が入力された前記ウェハ検査装置コントローラは前記カメラが撮像した画像情報を前記ウェハ検査装置コントローラに取り込み、前記ウェハに色の変化している部分がある場合、前記制御装置に前記ウェハの表面に異常があることを知らせる表示をすることを特徴とする。
【００１８】
上記の課題を解決するための第９の発明（請求項９に対応）に係る半導体処理装置は、第８の発明に係る半導体処理装置において、前記検知手段は、ウェハの有無を検知するセンサであることを特徴とする。
【００１９】
上記の課題を解決するための第１０の発明（請求項１０に対応）に係る半導体処理装置は、第８の発明に係る半導体処理装置において、前記検知手段は、前記搬送装置の位置制御情報を検出するものであることを特徴とする。
【００２０】
上記の課題を解決するための第１１の発明（請求項１１に対応）に係る半導体処理装置は、第８の発明ないし第１０の発明のいずれかに係る半導体処理装置において、前記ウェハの表面に異常がある場合、前記制御装置から前記半導体処理装置コントローラへ強制停止信号を入力して前記半導体処理装置を停止させることを特徴とする。
【００２１】
上記の課題を解決するための第１２の発明（請求項１２に対応）に係る半導体処理装置は、第８の発明ないし第１１の発明のいずれかに係る半導体処理装置において、前記ウェハの表面に色の変化している部分がある場合、前記画像情報を前記制御装置内に保存することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
第１の発明に係るウェハ検査方法によれば、カメラにより一度にウェハの全体を撮像できるため、高速度でウェハの膜ムラ部又は膜欠損部を検出することができる。また、安価なカメラや照明を用いることでウェハ検査装置を低コストで実現することができる。さらに、半導体処理装置外から観察窓越しに行う目視検査と比べウェハの表面の検査の正確性が向上する。また、照明は平板状の照明を使用することにより，ウェハの表面に対して略均一に照射することが可能である。さらに，カメラをウェハの領域外に設置することにより，カメラ自身のウェハからの映り込みを防ぐことが可能となる。
【００２３】
第２の発明に係るウェハ検査方法によれば、高速度でウェハの膜ムラ部又は膜欠損部を検出することができる。また、安価なカメラや照明を用いることでウェハ検査装置を低コストで実現することができる。さらに、半導体処理装置外から観察窓越しに目視検査と比べウェハの表面の検査の正確性が向上する。さらに，本検査方法では，照射領域より大きなウェハを検査する場合でも，ウェハを回転させて検査することができるため，ウェハ全体を走査可能であり，抜けなく検査を行うことが可能となる。
【００２４】
第３の発明に係るウェハ検査方法によれば、鏡面状のウエハを対象とした、正確な検査を行うことができる。ここで鏡面状とは、半透明ではあるが，見る角度により，鏡のように表面に物体が写りこむ(虚像を写す)ような状態のものを含む。
【００２５】
第４の発明又は第５の発明に係るウェハ検査装置によれば、第１の発明ないし第３の発明に係るウェハ検査方法の効果に加え、作業員が目視により行っていたウェハの表面の検査を自動化することができ、検査を高速化することができる。
【００２６】
第６の発明に係るウェハ検査装置によれば、鏡面状のウエハを対象とした、正確な検査を行うことができる。
【００２７】
第７の発明及び第９の発明に係る半導体処理装置によれば、第４の発明ないし第６の発明に係るウェハ検査装置の効果に加え、ウェハへの成膜処理工程及びエッチング工程においてリアルタイムに検査を行うことができ、検査を高速化することができる。
【００２８】
第１０の発明に係る半導体処理装置によれば、第８の発明に係る半導体処理装置の効果に加え、ウェハがアライナの上部に載置されたかどうか検知するウェハ検知センサが不要となるため、ウェハ検査装置を簡素化でき、低コストでウェハ検査装置を実現することができる。
【００２９】
第１１の発明に係る半導体処理装置によれば、第８の発明ないし第１０の発明に係る半導体処理装置の効果に加え、ウェハの表面の異常を検出したと同時に半導体処理装置での成膜を強制的に停止することにより、ウェハの成膜不良率を低減することができ、生産コストの上昇を抑制することができる。
【００３０】
第１２の発明に係る半導体処理装置によれば、第８の発明ないし第１１の発明のいずれかに係るウェハ検査装置の効果に加え、検査の終了後に保存した画像を呼び出して、異常のある部分を詳細に分析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明に係るウェハ検査装置及びウェハ検査方法の実施例について図１から図８を用いて説明する。図１はウェハ検査装置の側面図、図２は実施例１に係るウェハ検査装置のブロック図、図３は実施例２に係るウェハ検査装置のブロック図、図４は実施例３に係るウェハ検査装置のブロック図、図５は実施例４に係るウェハ検査装置のブロック図、図６は本発明に係るウェハ検査装置が設置された半導体処理装置の平面図、図７は正常なウェハの表面の画像を示した図、図８は膜ムラ部のあるウェハの表面の画像を示した図である。
【実施例１】
【００３２】
以下、本実施例１に係るウェハ検査装置が設置された半導体処理装置の概要について説明する。図６に示すように、ウェハ１０の表面に薄膜を成膜する成膜処理やエッチング処理を施す半導体処理装置１１の外側（図６中、上側）には、半導体処理装置１１の内部に搬入されるウェハ１０をセットする未処理ウェハカセット１２が設けられている。本実施例１に係る半導体処理装置は、ウェハ１０の表面に薄膜を成膜する成膜処理やエッチング処理等を施すものであり、プラズマ処理装置の一種である。
【００３３】
未処理ウェハカセット１２の隣（図６中、右側）には、成膜及びエッチング等の処理が施されたウェハ１０をセットする処理済ウェハカセット１３が設置されている。本実施例１では、処理済ウェハカセット１３が課題を解決するための手段に記載する保管容器である。
【００３４】
成膜処理やエッチング処理が施されたウェハ１０には、光を透過し、かつ表面で光を反射する半透明な薄膜が形成されている。このような処理済のウェハ１０は表面が鏡面状になっている。ここで鏡面状とは半透明ではあるが，見る角度により鏡のように表面に物体が写りこむ(虚像を映す)ということを意味している。
【００３５】
また、未処理ウェハカセット１２の隣（図６中、左側）には、半導体処理装置１１を操作し、制御を行う制御装置１４が設置されている。この制御装置１４は、コンピュータにより構成されている。
【００３６】
半導体処理装置１１の未処理ウェハカセット１２、処理済ウェハカセット１３及び制御装置１４等が設置されている側（図６中、上側）の小室である大気ロボット室１５には、ウェハ１０を搬送する大気ロボットアーム１６が設置されている。大気ロボットアーム１６の側方（図６中、左側）には、搬入されたウェハ１０の向きを所定の向きに合わせるアライナ１７が設置されている。このアライナ１７の上部は回転可能となっている。本実施例１では、アライナ１７が課題を解決するための手段に記載する載置台である。
【００３７】
図１に示すように、アライナ１７上に載置されたウェハ１０の表面を撮像するカメラ１８がウェハ１０の表面に対し４０度から５０度の角度をなすように設置されている。アライナ１７の側方の大気ロボット室１５の壁面にカメラ１８で撮影したときにウェハ１０の表面の全面を均一に照らすことのできる照明１９を設置する。本実施例１では、照明１９が課題を解決するための手段に記載する平板照明である。
【００３８】
アライナ１７の側面には、アライナ１７上にウェハ１０が載置されたことを検出するウェハ検知センサ２０が設置されている。本実施例１では、ウェハ検知センサ２０が課題を解決するための手段に記載するウェハの有無を検知するセンサである。
【００３９】
図６に示すように、半導体処理装置１１の大気ロボット室１５の隣（図６中、下側）には、真空ロボット室２１がある。真空ロボット室２１の内部には、大気ロボット室１５からウェハ１０を搬入した上で真空状態にするロードロックチャンバ２２が設置されている。
【００４０】
ロードロックチャンバ２２の隣（図６中、下側）には、ウェハ１０に成膜又はエッチング等を行う処理チャンバ２３が設置されている。処理チャンバ２３の内部には、ロードロックチャンバ２２から処理チャンバ２３へウェハ１０を搬入及び搬出する真空ロボットアーム２４が設置されている。
【００４１】
次に、本実施例１に係るウェハ検査装置が設置される半導体処理装置の動作手順について説明する。未処理ウェハカセット１２にセットされたウェハ１０は、大気ロボットアーム１６により大気ロボット室１５の内部に搬入される。
【００４２】
大気ロボット室１５の内部に搬入されたウェハ１０は、アライナ１７の上部に載置され所定の向きに合わせられる。所定の向きに合わせられたウェハ１０は、大気ロボットアーム１６によりロードロックチャンバ２２の内部に搬入される。
【００４３】
ロードロックチャンバ２２の内部に搬入されたウェハ１０は、ロードロックチャンバ２２の内部が真空状態になった後に真空ロボットアーム２４により処理チャンバ２３の内部に搬入される。処理チャンバ２３の内部に搬入されたウェハ１０には、成膜又はエッチング等の処理が施される。成膜又はエッチング等の処理が完了したウェハ１０は、真空ロボットアーム２４によりロードロックチャンバ２２の内部へ搬出される。
【００４４】
ロードロックチャンバ２２の内部へ搬出されたウェハ１０は、ロードロックチャンバ２２の内部が大気圧状態になった後に大気ロボットアーム１６により大気ロボット室１５に搬出される。大気ロボット室１５へ搬出されたウェハ１０は、大気ロボットアーム１６によりアライナ１７の上部に載置される。
【００４５】
アライナ１７の上部に載置されたウェハ１０は、ウェハ検査装置２５により膜厚ムラ部や膜欠損部を検出する検査が行われる。検査が終了したウェハ１０は、大気ロボットアーム１６により処理済ウェハカセット１３にセットされる。
【００４６】
次に、本実施例１に係るウェハ検査装置の動作について説明する。図２に示すように、始めに、半導体処理装置１１（図６参照）を制御する半導体処理装置コントローラ２６から制御装置１４へウェハの種類を識別するウェハ識別信号２７を入力する。ウェハ識別信号２７をデジタル入出力ボード２８を介して入力された制御装置１４は、ウェハ検査装置２５を制御するウェハ検査装置コントローラ２９へウェハ１０の種類にしたがい膜ムラ部や膜欠損部を正しく検出するための閾値変更信号３０をデジタル入出力ボード３１を介して入力する。
【００４７】
半導体処理装置コントローラ２６からの位置制御信号３２により制御された大気ロボットアーム１６は、ウェハ１０をアライナ１７の上部に載置する。ウェハ１０がアライナ１７の上部に載置されると、ウェハ検知センサ２０がアライナ１７の上部にウェハ１０が載置されたことを検出し、ウェハ検知センサ２０からウェハ検査装置コントローラ２９へ検査開始信号３３が入力される。
【００４８】
検査開始信号３３が入力されたウェハ検査装置コントローラ２９は、カメラ１８によりウェハ１０の表面を撮像した画像情報３４を取り込んで二値化処理を施し、この画像情報３４に映っているウェハ１０の表面の色が変化している部分を検出する。図７に示すように、色の変化がない場合はウェハ１０に膜ムラ部や膜欠損部がない正常な状態と判定し、図８に示すように、Ａで示すような色の変化がある場合は膜ムラ部や膜欠損部がある異常な状態と判定する。
【００４９】
この判定情報３５をデジタル入出力ボード３６を介して制御装置１４に入力する。判定情報３６が入力された制御装置１４は、ウェハ１０が正常な状態であれば正常と表示し、異常な状態があれば異常と表示する。
【００５０】
本実施例１では、照明１９としてウェハ１０の全体を照らすことのできるものを用いたが、ウェハ１０の一部を照らす照明を用いた場合であっても、アライナ１７を利用してウェハ１０を回転させる等し、その様子をカメラ１８により撮像してウェハ１０の全体を照らした画像を得ることもできる。また、ウェハ１０以外であっても表面が鏡面状のものであれば検査対象として膜ムラ部や膜欠損部を検査することが可能である。
【００５１】
本実施例１に係るウェハ検査装置によれば、カメラ１８により一度にウェハ１０の全体を撮像できるため、高速度でウェハ１０の膜ムラ部又は膜欠損部を検出することができる。また、安価なカメラ１８や照明１９を用いることでウェハ検査装置を低コストで実現することができる。さらに、半導体処理装置１１外から観察窓越しに行う目視検査と比べウェハ１０の表面の検査の正確性が向上する。
【００５２】
また、カメラ１８でウェハ１０の表面を撮像した際にウェハ１０の表面の検査の妨げとなる周囲の装置の映り込みを防ぐことができるため、正確な検査を行うことができる。また、作業員が目視により行っていたウェハ１０の表面の検査を自動化することができ、検査を高速化することができる。また、ウェハ１０への成膜処理工程及びエッチング工程においてリアルタイムに検査を行うことができ、検査を高速化することができる。
【実施例２】
【００５３】
以下、本実施例２に係るウェハ検査装置の動作について説明する。本実施例２に係るウェハ検査装置が設置される半導体処理装置には、ウェハ検知センサは設置しないが、それ以外の構成については実施例１に記載する半導体処理装置と同様である。
【００５４】
図３に示すように、始めに、半導体処理装置１１（図６参照）を制御する半導体処理装置コントローラ２６から制御装置１４へウェハの種類を識別するウェハ識別信号２７を入力する。ウェハ識別信号２７をデジタル入出力ボード２８を介して入力された制御装置１４は、ウェハ検査装置２５を制御するウェハ検査装置コントローラ２９へウェハ１０の種類にしたがい膜ムラ部や膜欠損部を正しく検出するための閾値変更信号３０をデジタル入出力ボード３１を介して入力する。
【００５５】
半導体処理装置コントローラ２６からの位置制御信号３２により制御された大気ロボットアーム１６は、ウェハ１０をアライナ１７の上部に載置する。ウェハ１０がアライナ１７の上部に載置されると、半導体処理装置コントローラ２６がアライナ１７の上部にウェハ１０が載置されたことを大気ロボットアーム１６の位置制御信号３７に基づいて検出し、半導体処理装置コントローラ２６からウェハ検査装置コントローラ２９へ検査開始信号３８が入力される。
【００５６】
検査開始信号３８が入力されたウェハ検査装置コントローラ２９は、カメラ１８によりウェハ１０の表面を撮像した画像情報３４を取り込み、この画像情報３４に映っているウェハ１０の表面の色が変化している部分を検出する。図７に示すように、色の変化がない場合はウェハ１０に膜ムラ部や膜欠損部がない正常な状態と判定し、図８に示すように、Ａで示すような色の変化がある場合は膜ムラ部や膜欠損部がある異常な状態と判定する。
【００５７】
この判定情報３５をデジタル入出力ボード３６を介して制御装置１４に入力する。判定情報３６が入力された制御装置１４は、ウェハ１０が正常な状態であれば正常と表示し、異常な状態があれば異常と表示する。
【００５８】
本実施例２に係るウェハ検査装置によれば、実施例１に係る半導体処理装置の効果に加え、ウェハ１０がアライナ１７の上部に載置されたかどうか検知するウェハ検知センサ２０が不要となるため、ウェハ検査装置２５を簡素化でき、低コストでウェハ検査装置２５を実現することができる。
【実施例３】
【００５９】
以下、本実施例３に係るウェハ検査装置の動作について説明する。本実施例３に係るウェハ検査装置が設置される半導体処理装置の構成については、実施例１に記載する半導体処理装置と同様である。
【００６０】
図４に示すように、始めに、半導体処理装置１１（図６参照）を制御する半導体処理装置コントローラ２６から制御装置１４へウェハの種類を識別するウェハ識別信号２７を入力する。ウェハ識別信号２７をデジタル入出力ボード２８を介して入力された制御装置１４は、ウェハ検査装置２５を制御するウェハ検査装置コントローラ２９へウェハ１０の種類にしたがい膜ムラ部や膜欠損部を正しく検出するための閾値変更信号３０をデジタル入出力ボード３１を介して入力する。
【００６１】
半導体処理装置コントローラ２６からの位置制御信号３２により制御された大気ロボットアーム１６は、ウェハ１０をアライナ１７の上部に載置する。ウェハ１０がアライナ１７の上部に載置されると、ウェハ検知センサ２０がアライナ１７の上部にウェハ１０が載置されたことを検出し、ウェハ検知センサ２０からウェハ検査装置コントローラ２９へ検査開始信号３３が入力される。
【００６２】
検査開始信号３３が入力されたウェハ検査装置コントローラ２９は、カメラ１８によりウェハ１０の表面を撮像した画像情報３４を取り込み、この画像情報３４に映っているウェハ１０の表面の色が変化している部分を検出する。図７に示すように、色の変化がない場合はウェハ１０に膜ムラ部や膜欠損部がない正常な状態と判定し、図８に示すように、Ａで示すような色の変化がある場合は膜ムラ部や膜欠損部がある異常な状態と判定する。この判定情報３５をデジタル入出力ボード３６を介して制御装置１４に入力する。
【００６３】
判定情報３５が入力された制御装置１４は、ウェハ１０が正常な状態であれば正常と表示し、異常な状態があれば異常と表示する。このとき、異常がある場合には、制御装置１４からデジタル入出力ボード３９を介して半導体処理装置コントローラ２６へ強制停止信号４０が入力され、半導体処理装置１１で行われている成膜又はエッチング等を強制的に停止する。
【００６４】
本実施例３に係るウェハ検査装置によれば、実施例１に係る半導体処理装置の効果に加え、ウェハ１０の表面の異常を検出したと同時に半導体処理装置１１での成膜を強制的に停止することにより、ウェハ１０の成膜不良率を低減することができ、生産コストの上昇を抑制することができる。
【実施例４】
【００６５】
以下、本実施例４に係るウェハ検査装置の動作について説明する。本実施例４に係るウェハ検査装置が設置される半導体処理装置の構成については、実施例１に記載する半導体処理装置と同様である。
【００６６】
図５に示すように、始めに、半導体処理装置１１（図６参照）を制御する半導体処理装置コントローラ２６から制御装置１４へウェハの種類を識別するウェハ識別信号２７を入力する。ウェハ識別信号２７をデジタル入出力ボード２８を介して入力された制御装置１４は、ウェハ検査装置２５を制御するウェハ検査装置コントローラ２９へウェハ１０の種類にしたがい膜ムラ部や膜欠損部を正しく検出するための閾値変更信号３０をデジタル入出力ボード３１を介して入力する。
【００６７】
半導体処理装置コントローラ２６からの位置制御信号３２により制御された大気ロボットアーム１６は、ウェハ１０をアライナ１７の上部に載置する。ウェハ１０がアライナ１７の上部に載置されると、ウェハ検知センサ２０がアライナ１７の上部にウェハ１０が載置されたことを検出し、ウェハ検知センサ２０からウェハ検査装置コントローラ２９へ検査開始信号３３が入力される。
【００６８】
検査開始信号３３が入力されたウェハ検査装置コントローラ２９は、カメラ１８によりウェハ１０の表面を撮像した画像情報３４を取り込み、この画像情報３４に映っているウェハ１０の表面の色が変化している部分を検出する。図７に示すように、色の変化がない場合はウェハ１０に膜ムラ部や膜欠損部がない正常な状態と判定し、図８に示すように、Ａで示すような色の変化がある場合は膜ムラ部や膜欠損部がある異常な状態と判定する。この判定情報３５をデジタル入出力ボード３６を介して制御装置１４に入力する。
【００６９】
判定情報３６が入力された制御装置１４は、ウェハ１０が正常な状態であれば正常と表示し、異常な状態があれば異常と表示する。このとき、異常がある場合には、ウェハ検査装置コントローラ２９から制御装置１４へ画像情報４１が画像キャプチャボード４２を介して入力され、制御装置１４の内部に保存される。
【００７０】
本実施例４に係るウェハ検査装置によれば、実施例１に係る半導体処理装置の効果に加え、検査の終了後に保存した画像を呼び出して、異常のある部分を詳細に分析することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、ウェハの表面の膜厚のムラや膜の欠損等の異常を高速度で検査する場合に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】ウェハ検査装置の側面図である。
【図２】実施例１に係るウェハ検査装置のブロック図である。
【図３】実施例２に係るウェハ検査装置のブロック図である。
【図４】実施例３に係るウェハ検査装置のブロック図である。
【図５】実施例４に係るウェハ検査装置のブロック図である。
【図６】本発明に係るウェハ検査装置が設置された半導体処理装置の平面図である。
【図７】正常なウェハの表面の画像を示した図である。
【図８】膜ムラ部のあるウェハの表面の画像を示した図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０ ウェハ
１１ 半導体処理装置
１２ 未処理ウェハカセット
１３ 処理済ウェハカセット
１４ 制御装置
１５ 大気ロボット室
１６ 大気ロボットアーム
１７ アライナ
１８ カメラ
１９ 照明
２０ ウェハ検知センサ
２１ 真空ロボット室
２２ ロードロックチャンバ
２３ 処理チャンバ
２４ 真空ロボットアーム
２５ ウェハ検査装置
２６ 半導体処理装置コントローラ
２７ ウェハ識別信号
２８，３１，３６，３９ デジタル入出力ボード
２９ ウェハ検査装置コントローラ
３０ 閾値変更信号
３２，３７ 位置制御信号
３３，３８ 検査開始信号
３４，４１ 画像情報
３５ 判定情報
４０ 強制停止信号
４２ 画像キャプチャボード
Ａ 色変化部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面の状態を検査するウェハ検査方法とその装置及び前記ウェハ検査装置を搭載した半導体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体生産工場では、成膜行程やエッチング工程で半導体ウェハの表面に生じる膜厚ムラ部や膜欠損部等の不具合を検出するために、エリプソメータと呼ばれるウェハの表面を検査する装置により検査を行っている。
【０００３】
このエリプソメータは、レーザ照射の散乱光を用いて計測しているため高精度の計測が可能であり、さらに、成膜行程やエッチング工程においてリアルタイムにウェハの表面の検査を行うことができる。このような検査方法の一例が下記特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１１０３０３号公報
【０００５】
また、半導体製造工場では、ウェハの膜厚のムラ（膜厚ムラ部）や膜の欠損（膜欠損部）を色の変化としてとらえる方法を利用して、作業員が目視により検査する方法も実施されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、エリプソメータを用いた検査は、高精度の計測が可能であるが、装置が非常に高価であるため全ての半導体処理装置に設置することはコスト的に困難である。さらに、計測範囲が点での計測であるため、ウェハ全体を検査する場合、ウェハ全体を走査する必要があり多くの時間を要するため、全ウェハの検査を行うことは時間的にも困難である。
【０００７】
また、ウェハの膜厚ムラ部や膜欠損部の検出を作業員が目視により行う検査方法では、半導体処理装置の外部から目視検査を行う場合、観測窓から目視検査を行うことになるため、検査対象のウェハから離れた位置から観測窓越しに目視検査をおこなうこととなり、検査対象のウェハが見にくいため正確な検査が行いにくいという問題がある。
【０００８】
また、成膜後所定の枚数のウェハをまとめたロットごとに目視検査を行う場合、最悪の場合１ロットすべてのウェハが異常となるおそれがあり、付加価値の高い半導体製品では多額の損失をこうむるおそれがある。
【０００９】
これらのことから、本発明では、ウェハの表面の膜厚のムラや膜の欠損等の異常を高速度で検査でき、かつ安価なウェハ検査方法、ウェハ検査装置及び半導体処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための第１の発明（請求項１に対応）に係るウェハ検査方法は、ウェハに形成された膜の検査方法において、所定の位置に前記ウェハを載置し、前記ウェハに対し垂直に置かれた平板光源で、前記ウェハの全体より大きい領域を略均一に照射し、前記ウェハ領域外に位置するカメラで、前記ウェハの全体より大きい視野で該ウェハの表面を撮影し、前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分や膜の欠損している部分と判断することを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決するための第２の発明（請求項２に対応）に係るウェハ検査方法は、所定の位置に前記ウェハを載置し、前記ウェハに対し垂直に置かれた平板光源で、前記ウェハの全体より小さい領域を略均一に照射し、前記ウェハを回転させることによりウェハの全面を照射光で走査し、前記ウェハの領域外に位置するカメラで、前記ウェハの全体より大きい視野又は小さい視野で該ウェハの表面を撮影し、前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分や膜の欠損している部分と判断することを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決するための第３の発明（請求項３に対応）に係るウェハ検査方法は、第１の発明又は第２の発明に係るウェハ検査装置において、鏡面状の検査対象の表面を検査することを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を解決するための第４の発明（請求項４に対応）に係るウェハ検査装置は、ウェハに形成された膜の検査装置において、所定の位置に前記ウェハを載置する載置台と、前記ウェハに対し垂直に、前記ウェハの全体より大きい領域を略均一に照射する平板光源と、前記ウェハ領域外に位置し、前記ウェハの全体より大きい視野で該ウェハの表面を撮影するカメラと、前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分や膜の欠損している部分と判断するウェハ検査装置コントローラとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するための第５の発明（請求項５に対応）に係るウェハ検査装置は、ウェハに形成された膜の検査装置において、所定の位置に前記ウェハを載置する回転可能な載置台と、前記ウェハに対し垂直に、前記ウェハの全体より小さい領域を略均一に照射する平板光源と、前記ウェハ領域外に位置し、前記ウェハの全体より大きい視野又は小さい視野で該ウェハの表面を撮影するカメラと、前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分や膜の欠損している部分と判断するウェハ検査装置コントローラとを備えたことを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を解決するための第６の発明（請求項６に対応）に係るウェハ検査装置は、第４の発明又は第５の発明に係るウェハ検査装置において、鏡面状の検査対象の表面を検査することを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を解決するための第７の発明（請求項７に対応）に係る半導体処理装置は、第４の発明ないし第６の発明のいずれかに係るウェハ検査装置を備えたことを特徴とする。
【００１７】
上記の課題を解決するための第８の発明（請求項８に対応）に係る半導体処理装置は、第７の発明に係る半導体処理装置において、半導体処理装置を制御する半導体処理装置コントローラと、半導体処理装置コントローラを制御する制御装置と、前記ウェハ検査装置を制御するウェハ検査装置コントローラと、前記ウェハの向きをそろえるアライナと、前記アライナの上部に前記ウェハが載置されたことを検知する検知手段とを備え、前記半導体処理装置コントローラから前記ウェハの種類を識別するウェハ識別信号を前記制御装置に入力し、前記ウェハ識別信号を入力された前記制御装置は前記ウェハの種類に応じた閾値変更信号を前記ウェハ検査装置コントローラに入力し、前記ウェハが前記アライナの上部に載置されたとき、前記検知手段から前記ウェハの検査を開始させる検査開始信号を前記ウェハ検査装置コントローラに入力し、前記検査開始信号が入力された前記ウェハ検査装置コントローラは前記カメラが撮像した画像情報を前記ウェハ検査装置コントローラに取り込み、前記ウェハに色の変化している部分がある場合、前記制御装置に前記ウェハの表面に異常があることを知らせる表示をすることを特徴とする。
【００１８】
上記の課題を解決するための第９の発明（請求項９に対応）に係る半導体処理装置は、第８の発明に係る半導体処理装置において、前記検知手段は、ウェハの有無を検知するセンサであることを特徴とする。
【００１９】
上記の課題を解決するための第１０の発明（請求項１０に対応）に係る半導体処理装置は、第８の発明に係る半導体処理装置において、前記検知手段は、前記搬送装置の位置制御情報を検出するものであることを特徴とする。
【００２０】
上記の課題を解決するための第１１の発明（請求項１１に対応）に係る半導体処理装置は、第８の発明ないし第１０の発明のいずれかに係る半導体処理装置において、前記ウェハの表面に異常がある場合、前記制御装置から前記半導体処理装置コントローラへ強制停止信号を入力して前記半導体処理装置を停止させることを特徴とする。
【００２１】
上記の課題を解決するための第１２の発明（請求項１２に対応）に係る半導体処理装置は、第８の発明ないし第１１の発明のいずれかに係る半導体処理装置において、前記ウェハの表面に色の変化している部分がある場合、前記画像情報を前記制御装置内に保存することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
第１の発明に係るウェハ検査方法によれば、カメラにより一度にウェハの全体を撮像できるため、高速度でウェハの膜ムラ部又は膜欠損部を検出することができる。また、安価なカメラや照明を用いることでウェハ検査装置を低コストで実現することができる。さらに、半導体処理装置外から観察窓越しに行う目視検査と比べウェハの表面の検査の正確性が向上する。また、照明は平板状の照明を使用することにより，ウェハの表面に対して略均一に照射することが可能である。さらに，カメラをウェハの領域外に設置することにより，カメラ自身のウェハからの映り込みを防ぐことが可能となる。
【００２３】
第２の発明に係るウェハ検査方法によれば、高速度でウェハの膜ムラ部又は膜欠損部を検出することができる。また、安価なカメラや照明を用いることでウェハ検査装置を低コストで実現することができる。さらに、半導体処理装置外から観察窓越しに目視検査と比べウェハの表面の検査の正確性が向上する。さらに，本検査方法では，照射領域より大きなウェハを検査する場合でも，ウェハを回転させて検査することができるため，ウェハ全体を走査可能であり，抜けなく検査を行うことが可能となる。
【００２４】
第３の発明に係るウェハ検査方法によれば、鏡面状のウエハを対象とした、正確な検査を行うことができる。ここで鏡面状とは、半透明ではあるが，見る角度により，鏡のように表面に物体が写りこむ(虚像を写す)ような状態のものを含む。
【００２５】
第４の発明又は第５の発明に係るウェハ検査装置によれば、第１の発明ないし第３の発明に係るウェハ検査方法の効果に加え、作業員が目視により行っていたウェハの表面の検査を自動化することができ、検査を高速化することができる。
【００２６】
第６の発明に係るウェハ検査装置によれば、鏡面状のウエハを対象とした、正確な検査を行うことができる。
【００２７】
第７の発明及び第９の発明に係る半導体処理装置によれば、第４の発明ないし第６の発明に係るウェハ検査装置の効果に加え、ウェハへの成膜処理工程及びエッチング工程においてリアルタイムに検査を行うことができ、検査を高速化することができる。
【００２８】
第１０の発明に係る半導体処理装置によれば、第８の発明に係る半導体処理装置の効果に加え、ウェハがアライナの上部に載置されたかどうか検知するウェハ検知センサが不要となるため、ウェハ検査装置を簡素化でき、低コストでウェハ検査装置を実現することができる。
【００２９】
第１１の発明に係る半導体処理装置によれば、第８の発明ないし第１０の発明に係る半導体処理装置の効果に加え、ウェハの表面の異常を検出したと同時に半導体処理装置での成膜を強制的に停止することにより、ウェハの成膜不良率を低減することができ、生産コストの上昇を抑制することができる。
【００３０】
第１２の発明に係る半導体処理装置によれば、第８の発明ないし第１１の発明のいずれかに係るウェハ検査装置の効果に加え、検査の終了後に保存した画像を呼び出して、異常のある部分を詳細に分析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明に係るウェハ検査装置及びウェハ検査方法の実施例について図１から図８を用いて説明する。図１はウェハ検査装置の側面図、図２は実施例１に係るウェハ検査装置のブロック図、図３は実施例２に係るウェハ検査装置のブロック図、図４は実施例３に係るウェハ検査装置のブロック図、図５は実施例４に係るウェハ検査装置のブロック図、図６は本発明に係るウェハ検査装置が設置された半導体処理装置の平面図、図７は正常なウェハの表面の画像を示した図、図８は膜ムラ部のあるウェハの表面の画像を示した図である。
【実施例１】
【００３２】
以下、本実施例１に係るウェハ検査装置が設置された半導体処理装置の概要について説明する。図６に示すように、ウェハ１０の表面に薄膜を成膜する成膜処理やエッチング処理を施す半導体処理装置１１の外側（図６中、上側）には、半導体処理装置１１の内部に搬入されるウェハ１０をセットする未処理ウェハカセット１２が設けられている。本実施例１に係る半導体処理装置は、ウェハ１０の表面に薄膜を成膜する成膜処理やエッチング処理等を施すものであり、プラズマ処理装置の一種である。
【００３３】
未処理ウェハカセット１２の隣（図６中、右側）には、成膜及びエッチング等の処理が施されたウェハ１０をセットする処理済ウェハカセット１３が設置されている。本実施例１では、処理済ウェハカセット１３が課題を解決するための手段に記載する保管容器である。
【００３４】
成膜処理やエッチング処理が施されたウェハ１０には、光を透過し、かつ表面で光を反射する半透明な薄膜が形成されている。このような処理済のウェハ１０は表面が鏡面状になっている。ここで鏡面状とは半透明ではあるが，見る角度により鏡のように表面に物体が写りこむ(虚像を映す)ということを意味している。
【００３５】
また、未処理ウェハカセット１２の隣（図６中、左側）には、半導体処理装置１１を操作し、制御を行う制御装置１４が設置されている。この制御装置１４は、コンピュータにより構成されている。
【００３６】
半導体処理装置１１の未処理ウェハカセット１２、処理済ウェハカセット１３及び制御装置１４等が設置されている側（図６中、上側）の小室である大気ロボット室１５には、ウェハ１０を搬送する大気ロボットアーム１６が設置されている。大気ロボットアーム１６の側方（図６中、左側）には、搬入されたウェハ１０の向きを所定の向きに合わせるアライナ１７が設置されている。このアライナ１７の上部は回転可能となっている。本実施例１では、アライナ１７が課題を解決するための手段に記載する載置台である。
【００３７】
図１に示すように、アライナ１７上に載置されたウェハ１０の表面を撮像するカメラ１８がウェハ１０の表面に対し４０度から５０度の角度をなすように設置されている。アライナ１７の側方の大気ロボット室１５の壁面にカメラ１８で撮影したときにウェハ１０の表面の全面を均一に照らすことのできる照明１９を設置する。本実施例１では、照明１９が課題を解決するための手段に記載する平板照明である。
【００３８】
アライナ１７の側面には、アライナ１７上にウェハ１０が載置されたことを検出するウェハ検知センサ２０が設置されている。本実施例１では、ウェハ検知センサ２０が課題を解決するための手段に記載するウェハの有無を検知するセンサである。
【００３９】
図６に示すように、半導体処理装置１１の大気ロボット室１５の隣（図６中、下側）には、真空ロボット室２１がある。真空ロボット室２１の内部には、大気ロボット室１５からウェハ１０を搬入した上で真空状態にするロードロックチャンバ２２が設置されている。
【００４０】
ロードロックチャンバ２２の隣（図６中、下側）には、ウェハ１０に成膜又はエッチング等を行う処理チャンバ２３が設置されている。処理チャンバ２３の内部には、ロードロックチャンバ２２から処理チャンバ２３へウェハ１０を搬入及び搬出する真空ロボットアーム２４が設置されている。
【００４１】
次に、本実施例１に係るウェハ検査装置が設置される半導体処理装置の動作手順について説明する。未処理ウェハカセット１２にセットされたウェハ１０は、大気ロボットアーム１６により大気ロボット室１５の内部に搬入される。
【００４２】
大気ロボット室１５の内部に搬入されたウェハ１０は、アライナ１７の上部に載置され所定の向きに合わせられる。所定の向きに合わせられたウェハ１０は、大気ロボットアーム１６によりロードロックチャンバ２２の内部に搬入される。
【００４３】
ロードロックチャンバ２２の内部に搬入されたウェハ１０は、ロードロックチャンバ２２の内部が真空状態になった後に真空ロボットアーム２４により処理チャンバ２３の内部に搬入される。処理チャンバ２３の内部に搬入されたウェハ１０には、成膜又はエッチング等の処理が施される。成膜又はエッチング等の処理が完了したウェハ１０は、真空ロボットアーム２４によりロードロックチャンバ２２の内部へ搬出される。
【００４４】
ロードロックチャンバ２２の内部へ搬出されたウェハ１０は、ロードロックチャンバ２２の内部が大気圧状態になった後に大気ロボットアーム１６により大気ロボット室１５に搬出される。大気ロボット室１５へ搬出されたウェハ１０は、大気ロボットアーム１６によりアライナ１７の上部に載置される。
【００４５】
アライナ１７の上部に載置されたウェハ１０は、ウェハ検査装置２５により膜厚ムラ部や膜欠損部を検出する検査が行われる。検査が終了したウェハ１０は、大気ロボットアーム１６により処理済ウェハカセット１３にセットされる。
【００４６】
次に、本実施例１に係るウェハ検査装置の動作について説明する。図２に示すように、始めに、半導体処理装置１１（図６参照）を制御する半導体処理装置コントローラ２６から制御装置１４へウェハの種類を識別するウェハ識別信号２７を入力する。ウェハ識別信号２７をデジタル入出力ボード２８を介して入力された制御装置１４は、ウェハ検査装置２５を制御するウェハ検査装置コントローラ２９へウェハ１０の種類にしたがい膜ムラ部や膜欠損部を正しく検出するための閾値変更信号３０をデジタル入出力ボード３１を介して入力する。
【００４７】
半導体処理装置コントローラ２６からの位置制御信号３２により制御された大気ロボットアーム１６は、ウェハ１０をアライナ１７の上部に載置する。ウェハ１０がアライナ１７の上部に載置されると、ウェハ検知センサ２０がアライナ１７の上部にウェハ１０が載置されたことを検出し、ウェハ検知センサ２０からウェハ検査装置コントローラ２９へ検査開始信号３３が入力される。
【００４８】
検査開始信号３３が入力されたウェハ検査装置コントローラ２９は、カメラ１８によりウェハ１０の表面を撮像した画像情報３４を取り込んで二値化処理を施し、この画像情報３４に映っているウェハ１０の表面の色が変化している部分を検出する。図７に示すように、色の変化がない場合はウェハ１０に膜ムラ部や膜欠損部がない正常な状態と判定し、図８に示すように、Ａで示すような色の変化がある場合は膜ムラ部や膜欠損部がある異常な状態と判定する。
【００４９】
この判定情報３５をデジタル入出力ボード３６を介して制御装置１４に入力する。判定情報３６が入力された制御装置１４は、ウェハ１０が正常な状態であれば正常と表示し、異常な状態があれば異常と表示する。
【００５０】
本実施例１では、照明１９としてウェハ１０の全体を照らすことのできるものを用いたが、ウェハ１０の一部を照らす照明を用いた場合であっても、アライナ１７を利用してウェハ１０を回転させる等し、その様子をカメラ１８により撮像してウェハ１０の全体を照らした画像を得ることもできる。また、ウェハ１０以外であっても表面が鏡面状のものであれば検査対象として膜ムラ部や膜欠損部を検査することが可能である。
【００５１】
本実施例１に係るウェハ検査装置によれば、カメラ１８により一度にウェハ１０の全体を撮像できるため、高速度でウェハ１０の膜ムラ部又は膜欠損部を検出することができる。また、安価なカメラ１８や照明１９を用いることでウェハ検査装置を低コストで実現することができる。さらに、半導体処理装置１１外から観察窓越しに行う目視検査と比べウェハ１０の表面の検査の正確性が向上する。
【００５２】
また、カメラ１８でウェハ１０の表面を撮像した際にウェハ１０の表面の検査の妨げとなる周囲の装置の映り込みを防ぐことができるため、正確な検査を行うことができる。また、作業員が目視により行っていたウェハ１０の表面の検査を自動化することができ、検査を高速化することができる。また、ウェハ１０への成膜処理工程及びエッチング工程においてリアルタイムに検査を行うことができ、検査を高速化することができる。
【実施例２】
【００５３】
以下、本実施例２に係るウェハ検査装置の動作について説明する。本実施例２に係るウェハ検査装置が設置される半導体処理装置には、ウェハ検知センサは設置しないが、それ以外の構成については実施例１に記載する半導体処理装置と同様である。
【００５４】
図３に示すように、始めに、半導体処理装置１１（図６参照）を制御する半導体処理装置コントローラ２６から制御装置１４へウェハの種類を識別するウェハ識別信号２７を入力する。ウェハ識別信号２７をデジタル入出力ボード２８を介して入力された制御装置１４は、ウェハ検査装置２５を制御するウェハ検査装置コントローラ２９へウェハ１０の種類にしたがい膜ムラ部や膜欠損部を正しく検出するための閾値変更信号３０をデジタル入出力ボード３１を介して入力する。
【００５５】
半導体処理装置コントローラ２６からの位置制御信号３２により制御された大気ロボットアーム１６は、ウェハ１０をアライナ１７の上部に載置する。ウェハ１０がアライナ１７の上部に載置されると、半導体処理装置コントローラ２６がアライナ１７の上部にウェハ１０が載置されたことを大気ロボットアーム１６の位置制御信号３７に基づいて検出し、半導体処理装置コントローラ２６からウェハ検査装置コントローラ２９へ検査開始信号３８が入力される。
【００５６】
検査開始信号３８が入力されたウェハ検査装置コントローラ２９は、カメラ１８によりウェハ１０の表面を撮像した画像情報３４を取り込み、この画像情報３４に映っているウェハ１０の表面の色が変化している部分を検出する。図７に示すように、色の変化がない場合はウェハ１０に膜ムラ部や膜欠損部がない正常な状態と判定し、図８に示すように、Ａで示すような色の変化がある場合は膜ムラ部や膜欠損部がある異常な状態と判定する。
【００５７】
この判定情報３５をデジタル入出力ボード３６を介して制御装置１４に入力する。判定情報３６が入力された制御装置１４は、ウェハ１０が正常な状態であれば正常と表示し、異常な状態があれば異常と表示する。
【００５８】
本実施例２に係るウェハ検査装置によれば、実施例１に係る半導体処理装置の効果に加え、ウェハ１０がアライナ１７の上部に載置されたかどうか検知するウェハ検知センサ２０が不要となるため、ウェハ検査装置２５を簡素化でき、低コストでウェハ検査装置２５を実現することができる。
【実施例３】
【００５９】
以下、本実施例３に係るウェハ検査装置の動作について説明する。本実施例３に係るウェハ検査装置が設置される半導体処理装置の構成については、実施例１に記載する半導体処理装置と同様である。
【００６０】
図４に示すように、始めに、半導体処理装置１１（図６参照）を制御する半導体処理装置コントローラ２６から制御装置１４へウェハの種類を識別するウェハ識別信号２７を入力する。ウェハ識別信号２７をデジタル入出力ボード２８を介して入力された制御装置１４は、ウェハ検査装置２５を制御するウェハ検査装置コントローラ２９へウェハ１０の種類にしたがい膜ムラ部や膜欠損部を正しく検出するための閾値変更信号３０をデジタル入出力ボード３１を介して入力する。
【００６１】
半導体処理装置コントローラ２６からの位置制御信号３２により制御された大気ロボットアーム１６は、ウェハ１０をアライナ１７の上部に載置する。ウェハ１０がアライナ１７の上部に載置されると、ウェハ検知センサ２０がアライナ１７の上部にウェハ１０が載置されたことを検出し、ウェハ検知センサ２０からウェハ検査装置コントローラ２９へ検査開始信号３３が入力される。
【００６２】
検査開始信号３３が入力されたウェハ検査装置コントローラ２９は、カメラ１８によりウェハ１０の表面を撮像した画像情報３４を取り込み、この画像情報３４に映っているウェハ１０の表面の色が変化している部分を検出する。図７に示すように、色の変化がない場合はウェハ１０に膜ムラ部や膜欠損部がない正常な状態と判定し、図８に示すように、Ａで示すような色の変化がある場合は膜ムラ部や膜欠損部がある異常な状態と判定する。この判定情報３５をデジタル入出力ボード３６を介して制御装置１４に入力する。
【００６３】
判定情報３５が入力された制御装置１４は、ウェハ１０が正常な状態であれば正常と表示し、異常な状態があれば異常と表示する。このとき、異常がある場合には、制御装置１４からデジタル入出力ボード３９を介して半導体処理装置コントローラ２６へ強制停止信号４０が入力され、半導体処理装置１１で行われている成膜又はエッチング等を強制的に停止する。
【００６４】
本実施例３に係るウェハ検査装置によれば、実施例１に係る半導体処理装置の効果に加え、ウェハ１０の表面の異常を検出したと同時に半導体処理装置１１での成膜を強制的に停止することにより、ウェハ１０の成膜不良率を低減することができ、生産コストの上昇を抑制することができる。
【実施例４】
【００６５】
以下、本実施例４に係るウェハ検査装置の動作について説明する。本実施例４に係るウェハ検査装置が設置される半導体処理装置の構成については、実施例１に記載する半導体処理装置と同様である。
【００６６】
図５に示すように、始めに、半導体処理装置１１（図６参照）を制御する半導体処理装置コントローラ２６から制御装置１４へウェハの種類を識別するウェハ識別信号２７を入力する。ウェハ識別信号２７をデジタル入出力ボード２８を介して入力された制御装置１４は、ウェハ検査装置２５を制御するウェハ検査装置コントローラ２９へウェハ１０の種類にしたがい膜ムラ部や膜欠損部を正しく検出するための閾値変更信号３０をデジタル入出力ボード３１を介して入力する。
【００６７】
半導体処理装置コントローラ２６からの位置制御信号３２により制御された大気ロボットアーム１６は、ウェハ１０をアライナ１７の上部に載置する。ウェハ１０がアライナ１７の上部に載置されると、ウェハ検知センサ２０がアライナ１７の上部にウェハ１０が載置されたことを検出し、ウェハ検知センサ２０からウェハ検査装置コントローラ２９へ検査開始信号３３が入力される。
【００６８】
検査開始信号３３が入力されたウェハ検査装置コントローラ２９は、カメラ１８によりウェハ１０の表面を撮像した画像情報３４を取り込み、この画像情報３４に映っているウェハ１０の表面の色が変化している部分を検出する。図７に示すように、色の変化がない場合はウェハ１０に膜ムラ部や膜欠損部がない正常な状態と判定し、図８に示すように、Ａで示すような色の変化がある場合は膜ムラ部や膜欠損部がある異常な状態と判定する。この判定情報３５をデジタル入出力ボード３６を介して制御装置１４に入力する。
【００６９】
判定情報３６が入力された制御装置１４は、ウェハ１０が正常な状態であれば正常と表示し、異常な状態があれば異常と表示する。このとき、異常がある場合には、ウェハ検査装置コントローラ２９から制御装置１４へ画像情報４１が画像キャプチャボード４２を介して入力され、制御装置１４の内部に保存される。
【００７０】
本実施例４に係るウェハ検査装置によれば、実施例１に係る半導体処理装置の効果に加え、検査の終了後に保存した画像を呼び出して、異常のある部分を詳細に分析することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、ウェハの表面の膜厚のムラや膜の欠損等の異常を高速度で検査する場合に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】ウェハ検査装置の側面図である。
【図２】実施例１に係るウェハ検査装置のブロック図である。
【図３】実施例２に係るウェハ検査装置のブロック図である。
【図４】実施例３に係るウェハ検査装置のブロック図である。
【図５】実施例４に係るウェハ検査装置のブロック図である。
【図６】本発明に係るウェハ検査装置が設置された半導体処理装置の平面図である。
【図７】正常なウェハの表面の画像を示した図である。
【図８】膜ムラ部のあるウェハの表面の画像を示した図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０ ウェハ
１１ 半導体処理装置
１２ 未処理ウェハカセット
１３ 処理済ウェハカセット
１４ 制御装置
１５ 大気ロボット室
１６ 大気ロボットアーム
１７ アライナ
１８ カメラ
１９ 照明
２０ ウェハ検知センサ
２１ 真空ロボット室
２２ ロードロックチャンバ
２３ 処理チャンバ
２４ 真空ロボットアーム
２５ ウェハ検査装置
２６ 半導体処理装置コントローラ
２７ ウェハ識別信号
２８，３１，３６，３９ デジタル入出力ボード
２９ ウェハ検査装置コントローラ
３０ 閾値変更信号
３２，３７ 位置制御信号
３３，３８ 検査開始信号
３４，４１ 画像情報
３５ 判定情報
４０ 強制停止信号
４２ 画像キャプチャボード
Ａ 色変化部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハに形成された膜の検査方法において、
所定の位置に前記ウェハを載置し、
前記ウェハに対し垂直に置かれた平板光源で、前記ウェハの全体より大きい領域を略均一に照射し、
前記ウェハ領域外に位置するカメラで、前記ウェハの全体より大きい視野で該ウェハの表面を撮影し、
前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分又は膜の欠損している部分と判断する
ことを特徴とするウェハ検査方法。
【請求項２】
ウェハに形成された膜の検査方法において、
所定の位置に前記ウェハを載置し、
前記ウェハに対し垂直に置かれた平板光源で、前記ウェハの全体より小さい領域を略均一に照射し、
前記ウェハを回転させることによりウェハの全面を照射光で走査し、
前記ウェハの領域外に位置するカメラで、前記ウェハの全体より大きい視野又は小さい視野で該ウェハの表面を撮影し、
前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分又は膜の欠損している部分と判断する
ことを特徴とするウェハ検査方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するウェハ検査方法において、
検査対象の表面が鏡面状である
ことを特徴とするウェハ検査方法。
【請求項４】
ウェハに形成された膜の検査装置において、
所定の位置に前記ウェハを載置する載置台と、
前記ウェハに対し垂直に、前記ウェハの全体より大きい領域を略均一に照射する平板光源と、
前記ウェハ領域外に位置し、前記ウェハの全体より大きい視野で該ウェハの表面を撮影するカメラと、
前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分又は膜の欠損している部分と判断するウェハ検査装置コントローラと
を備えた
ことを特徴とするウェハ検査装置。
【請求項５】
ウェハに形成された膜の検査装置において、
所定の位置に前記ウェハを載置する回転可能な載置台と、
前記ウェハに対し垂直に、前記ウェハの全体より小さい領域を略均一に照射する平板光源と、
前記ウェハ領域外に位置し、前記ウェハの全体より大きい視野又は小さい視野で該ウェハの表面を撮影するカメラと、
前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分又は膜の欠損している部分と判断するウェハ検査装置コントローラと
を備えた
ことを特徴とするウェハ検査装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載するウェハ検査装置において、
検査対象の表面が鏡面状である
ことを特徴とするウェハ検査装置。
【請求項７】
請求項４ないし請求項６のいずれかに記載するウェハ検査装置を備えた
ことを特徴とする半導体処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載する半導体処理装置において、
半導体処理装置を制御する半導体処理装置コントローラと、
半導体処理装置コントローラを制御する制御装置と、
前記ウェハ検査装置を制御するウェハ検査装置コントローラと、
前記ウェハの向きをそろえるアライナと、
前記アライナの上部に前記ウェハが載置されたことを検知する検知手段と
を備え、
前記半導体処理装置コントローラから前記ウェハの種類を識別するウェハ識別信号を前記制御装置に入力し、
前記ウェハ識別信号を入力された前記制御装置は前記ウェハの種類に応じた閾値変更信号を前記ウェハ検査装置コントローラに入力し、
前記ウェハが前記アライナの上部に載置されたとき、前記検知手段から前記ウェハの検査を開始させる検査開始信号を前記ウェハ検査装置コントローラに入力し、
前記検査開始信号が入力された前記ウェハ検査装置コントローラは前記カメラが撮像した画像情報を前記ウェハ検査装置コントローラに取り込み、
前記ウェハに色の変化している部分がある場合、前記制御装置に前記ウェハの表面に異常があることを知らせる表示をする
ことを特徴とする半導体処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載する半導体処理装置において、
前記検知手段は、ウェハの有無を検知するセンサである
ことを特徴とする半導体処理装置。
【請求項１０】
請求項８に記載する半導体処理装置において、
前記検知手段は、前記搬送装置の位置制御情報を検出するものである
ことを特徴とする半導体処理装置。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれかに記載する半導体処理装置において、
前記ウェハの表面に異常がある場合、前記制御装置から前記半導体処理装置コントローラへ強制停止信号を入力して前記半導体処理装置を停止させる
ことを特徴とする半導体処理装置。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれかに記載する半導体処理装置において、
前記ウェハの表面に色の変化している部分がある場合、前記画像情報を前記制御装置内に保存する
ことを特徴とする半導体処理装置。
【請求項１】
ウェハに形成された膜の検査方法において、
所定の位置に前記ウェハを載置し、
前記ウェハに対し垂直に置かれた平板光源で、前記ウェハの全体より大きい領域を略均一に照射し、
前記ウェハ領域外に位置するカメラで、前記ウェハの全体より大きい視野で該ウェハの表面を撮影し、
前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分又は膜の欠損している部分と判断する
ことを特徴とするウェハ検査方法。
【請求項２】
ウェハに形成された膜の検査方法において、
所定の位置に前記ウェハを載置し、
前記ウェハに対し垂直に置かれた平板光源で、前記ウェハの全体より小さい領域を略均一に照射し、
前記ウェハを回転させることによりウェハの全面を照射光で走査し、
前記ウェハの領域外に位置するカメラで、前記ウェハの全体より大きい視野又は小さい視野で該ウェハの表面を撮影し、
前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分又は膜の欠損している部分と判断する
ことを特徴とするウェハ検査方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するウェハ検査方法において、
検査対象の表面が鏡面状である
ことを特徴とするウェハ検査方法。
【請求項４】
ウェハに形成された膜の検査装置において、
所定の位置に前記ウェハを載置する載置台と、
前記ウェハに対し垂直に、前記ウェハの全体より大きい領域を略均一に照射する平板光源と、
前記ウェハ領域外に位置し、前記ウェハの全体より大きい視野で該ウェハの表面を撮影するカメラと、
前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分又は膜の欠損している部分と判断するウェハ検査装置コントローラと
を備えた
ことを特徴とするウェハ検査装置。
【請求項５】
ウェハに形成された膜の検査装置において、
所定の位置に前記ウェハを載置する回転可能な載置台と、
前記ウェハに対し垂直に、前記ウェハの全体より小さい領域を略均一に照射する平板光源と、
前記ウェハ領域外に位置し、前記ウェハの全体より大きい視野又は小さい視野で該ウェハの表面を撮影するカメラと、
前記ウェハの表面の色が変化している部分を膜のムラがある部分又は膜の欠損している部分と判断するウェハ検査装置コントローラと
を備えた
ことを特徴とするウェハ検査装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載するウェハ検査装置において、
検査対象の表面が鏡面状である
ことを特徴とするウェハ検査装置。
【請求項７】
請求項４ないし請求項６のいずれかに記載するウェハ検査装置を備えた
ことを特徴とする半導体処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載する半導体処理装置において、
半導体処理装置を制御する半導体処理装置コントローラと、
半導体処理装置コントローラを制御する制御装置と、
前記ウェハ検査装置を制御するウェハ検査装置コントローラと、
前記ウェハの向きをそろえるアライナと、
前記アライナの上部に前記ウェハが載置されたことを検知する検知手段と
を備え、
前記半導体処理装置コントローラから前記ウェハの種類を識別するウェハ識別信号を前記制御装置に入力し、
前記ウェハ識別信号を入力された前記制御装置は前記ウェハの種類に応じた閾値変更信号を前記ウェハ検査装置コントローラに入力し、
前記ウェハが前記アライナの上部に載置されたとき、前記検知手段から前記ウェハの検査を開始させる検査開始信号を前記ウェハ検査装置コントローラに入力し、
前記検査開始信号が入力された前記ウェハ検査装置コントローラは前記カメラが撮像した画像情報を前記ウェハ検査装置コントローラに取り込み、
前記ウェハに色の変化している部分がある場合、前記制御装置に前記ウェハの表面に異常があることを知らせる表示をする
ことを特徴とする半導体処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載する半導体処理装置において、
前記検知手段は、ウェハの有無を検知するセンサである
ことを特徴とする半導体処理装置。
【請求項１０】
請求項８に記載する半導体処理装置において、
前記検知手段は、前記搬送装置の位置制御情報を検出するものである
ことを特徴とする半導体処理装置。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれかに記載する半導体処理装置において、
前記ウェハの表面に異常がある場合、前記制御装置から前記半導体処理装置コントローラへ強制停止信号を入力して前記半導体処理装置を停止させる
ことを特徴とする半導体処理装置。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれかに記載する半導体処理装置において、
前記ウェハの表面に色の変化している部分がある場合、前記画像情報を前記制御装置内に保存する
ことを特徴とする半導体処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１５８０３３（Ｐ２００７−１５８０３３Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５１４１８（Ｐ２００５−３５１４１８）
【出願日】平成１７年１２月６日（２００５．１２．６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月６日（２００５．１２．６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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